10月26日，中国科学技术大学曾杰课题组与国外学者合作，在《自然》杂志发表文章，报道了最新研究成果——设计并制备出一种“纳米岛”限域的原子级分散催化剂，以“动而不聚”的优势突破了传统催化剂活性和稳定性之间的矛盾，解决了世界催化剂领域的一项难题。
在多相催化中，原子级分散的金属催化剂因具有独特的几何和电子特性、最高的原子利用效率和均匀的活性位点，而备受关注。然而，高度分散的金属原子或因高表面能而移动团聚，稳定性差；或因与载体作用过强而固定不动，导致活性位点钝化。如何获取“动而不聚”的金属活性位点，打破催化剂活性和稳定性的对立矛盾，一直是世界上催化领域悬而未解的难题之一。
鉴于此，课题组研究人员设计出一种“纳米岛”型催化剂，即活性金属原子被隔离在“岛”上，可在各自的“岛”内移动但跨“岛”迁移受阻，进而实现原子的动态限域稳定。
为了实现这一目标，研究人员在设计的模型催化剂中选取和金属作用强的氧化物作为“岛”，作用弱的氧化物作为支撑“岛”的载体。然后开发出一种液相静电吸附的新型合成方法，将金属原子准确地放置在“纳米岛”上。
稳定性研究表明，氧化铈“纳米岛”上的铂原子可以抵抗高达600摄氏度的空气煅烧。铂原子在高温下的氢气氛围中只会限定在“岛”内移动，不会跨“岛”团聚，实现了活性位点的“动而不聚”。经此活化后的催化剂，在催化一氧化碳氧化反应的速率提升两个数量级并兼具高稳定性。
这一工作为突破催化剂活性和稳定性的矛盾提供了新的解决思路。未来，通过选择特定材料的载体、“纳米岛”和活性金属原子，有望将该“纳米岛”类型催化剂应用于不同的催化反应。（记者 陈婉婉）
